吹风气余热锅炉炉墙结构及保温设计.pdf

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余热锅炉2003.3
吹风气余热锅炉炉墙结构及保温设计
盐城市锅炉制造有限公司许荣政
1前言
该型锅炉炉内烟气最大脉动冲击力不超
过1500Pa,假定烟气最大脉动式冲击力为
近年来,吹风气余热锅炉的设计已向锅150Pa,并均匀作用于两侧的每根槽钢上,
炉容量大型化、系统配置多样化方向发展。其计算式:F=PS=1500x4.59=6885N
但由于对炉墙保温层设计的重视不够,还停
式中F作用力N
留在小型锅炉保温设计的认识上,锅炉在运
P一最大神击力Pa
行中暴露出的问题也越来越多:钢架强度不
受力面积m
够引起炉体较大幅度的振动;因膨胀造成的2.2最大挠度的计算
炉墙倒塌、面板撕裂;密封保温性能不好,
frax=0.542FL3/EJ=0.542x(6885x
炉体壁温较高热损失严重,达不到预期余热51913)/(2x107x564)=4.6mm
回收目的等。为解决以上诸问题,需在炉墙
式中inx最大挠度mm
保温设计中充分考扆其经济性和可靠性。
C=2x 10N/cm
2钢架结构的机械强度计算
J=564cmf(14a槽钢)
材料允许绕度[]」=I/750=5191/750=
余热锅炉炉墙一般为轻型炉墙,钢架底6.92mm
盘承受锅炉荷重,当吹风气间歇送人时,炉
frax
体就向两惻鼓胀,说明锅炉微正压运行时,
由上计算可见立柱应选14a榑钢,或
钢架中的侧立柱槽钢受到较大烟气脉冲力,12a槽钢对合。
用寿命。为了解作用在两侧每根槽钢上的沛3保温层的设计应考感热膨的影响
击力的大小,便于选择合适的型钢,我们可3.1膨胀量及拉伸应力计算
把单根槽钢简化成一端固支一端简支承载
锅炉元件一旦热膨胀受阻,会使炉墙产
梁,计算挠度校验<[们即可。
生裂纹、凸起、倒塌及面板撕裂和锅炉元件
下面以我公司为河北涿鹿化工集团设计的损环。因此,要了解元件的膨胀伸长量以
的Q55/850-15-1.25/300型吹风气余热锅及拉伸应力的大小,以便在结构设计中参
炉的钢架设计作一分析说明。
考。膨胀量计算公式:
2.1计算烟气对槽钢的作用力
△L=cAL
相邻槽钢间侧面积
△L:相对于室温20℃线性膨胀量mm
S=LD=5191x884×10-6=4.59
a:钢材平均膨胀系数,(10-6mm
式中L一立柱高度mm
D一立柱间距mn
△t:材料壁温与室温差℃
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余热锅炉2003,3
元件的线性长度
(1)土锅筒与钢架两侧采用可移动连接
几种常见材料的线性膨胀系数见表1。结构,在纵向槽钢与角钢上开腰形孔,螺栓
命
连接,两者之间用石棉垫密封,锅筒就能沿
度(℃)
纵向伸缩,又由于有膨胀节与角钢斜护板搭
钢种
20013004005001600
式连接,能保证本体向上下两侧伸展的自由
度(如图1)
2020g12.1812.6613.08113.4713.92114.4
Q90/840-25-3.82/450型吹风气余热
锅炉锅筒长达9220m,计算壁温265℃,壳
体材料:20g-CB713,则壳体线性膨胀量
△L=a△L,=12.933x10-6x(265-20)
x9220=29.2mm
而上下锅筒中心距达7330m,最外排
1槽解2石棉垫3角钢
对流管展开长775m,管材:20-CB3087,
4膨胀节5斜护板
规格:51×3,其线性膨胀量:
图1锅筒与钢架两侧的活动连接
△L=c△tし=12.933x10~6x245x7725
2)与锅筒连接的面板采用两块分体面
24.5mm
板。面板间也用膨胀节连接,两分体面板再
A=rd2,/4=452.4m2
分别与锅筒的套筒和钢架连接(如图2)。
E=1.76x10°MPa
拉伸热应力
F=o△tEA=12.933x10-6x245×1.76x
105x452.4=252290N
通过以上计算可以看出,炉体尺寸小、
温升不高时,钢材线性膨胀量有限;但当锅
炉元件尺寸大、温升高时,运行时就可能发
生变形。最外排管子膨胀量大且受外侧炉墙
的挤压,工作条件较为恶劣。锅筒在膨胀中
1分体面板2膨胀节3锅筒
会受到钢架面板约東牵制,在约束反力的作
图2锅簡与面板的活动连接
用下撕破面板,引起炉墙倒塌等后果
3)下锅筒与钢架底板连接支座,设计
锅炉元件在膨胀中产生较大的拉伸应为一端固定一端活动的支座。如筒身长采用
力,与自身周期性的工作应力共同作用下,中间固定、两端活动的三支座支撑连接,以
将引起锅炉元件的疲劳破坏。
便于锅筒向两端伸长。
3.2膨胀结构设计
(4)锅炉与前设备连接的烟道接口,
由上述计算可见,在设计中考虑钢架与应设置便于设备膨胀补偿的膨胀节。接口处
锅炉本体活动连接十分重要,我公司在以下受高温烟气的强烈冲刷,膨胀节内整又暴露
几个方面采取了膨胀结构设计,经运行检测在烟气的一侧(如图3),会产生很大的温差
取得了预期的效果。
应カ,久之膨胀节会因热疲(下转第25页)
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